مکانیک سازه ها و شاره ها

در این پژوهش، مدل‌سازی نیروی بحرانی منیپولیشن ذرات در فضای سه‌بعدی با استفاده از روش طراحی آزمایش‌ها موردبررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، تحلیل تأثیر عوامل هندسی و کنترلی بر نیروی بحرانی لازم جهت منیپولیشن ذره با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بود. پنج پارامتر کلیدی شامل شعاع ذره، ضخامت تیرک، طول تیرک، عرض تیرک و ارتفاع سوزن به‌عنوان متغیرهای ورودی انتخاب شدند و نیروهای بحرانی در راستاهای X و Y به‌عنوان پاسخ‌های خروجی مورد مدل‌سازی و تحلیل قرار گرفتند. با اجرای ۲۷ آزمایش طراحی‌شده و تحلیل آماری نتایج حاصل از مدل‌ رگرسیونی استخراج شده، مشخص شد که پارامترهای ضخامت تیرک و شعاع ذره بیشترین تأثیر را در افزایش نیروی بحرانی منیپولیشن دارند، درحالی‌که افزایش طول تیرک و ارتفاع سوزن منجر به کاهش این نیرو می‌شود. بررسی نمودارهای سه‌بعدی نشان داد که تأثیر متقابل پارامترها بر نیروی بحرانی قابل‌توجه بوده و عملکرد نهایی منیپولیشن به ترکیب مناسب ویژگی‌های هندسی و فیزیکی وابسته است. همچنین، تحلیل باقیمانده‌ها، توزیع نرمال خطا و دقت بالای مدل (R² > 99%) را تأیید کرد. نتایج این تحقیق می‌تواند به‌عنوان مبنایی برای طراحی و توسعه بهینه ابزارهای منیپولیشن مورداستفاده قرار گیرد.

آلودگی صوتی یکی از چالش‌های مهم محیط زیست است که می‌تواند سلامت انسان و پایداری اکوسیستم را تهدید کند. استفاده از نانوساختارهای کربنی به‌دلیل استحکام مکانیکی بالا و ویژگی‌های منحصربه‌فرد هندسی، رویکردی نوین برای جذب صوت در مقیاس نانو متر به‌شمار می‌آید. در این پژوهش، انتشار و جذب امواج صوتی در محیط گازی آرگون با بهره‌گیری از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی بررسی شد. مدل ابتدا در غیاب جاذب اعتبارسنجی گردید و سپس اثر قطر، تعداد، آرایش و فرکانس بر پارامترهای آکوستیکی شامل ضریب میرایی، عدد موج و ضریب جذب تحلیل شد. نتایج نشان داد افزایش قطر نانولوله‌ها سطح تماس مؤثر را گسترش داده و افزایش تعداد آن‌ها با کاهش مسیر آزاد مؤثر مولکول‌ها، کارایی جذب را بهبود می‌دهد. آرایش مثلثی با محدودسازی فضا و افزایش برخوردهای گاز– دیواره، بالاترین ضریب جذب را ایجاد کرد. همچنین بررسی وابستگی فرکانس نشان داد میان فرکانس، ضریب میرایی و ضریب جذب همبستگی مستقیم برقرار است که تطابق آن با مطالعات پیشین، اعتبار شبیه‌سازی حاضر را تأیید می‌کند. محدودیت اصلی مطالعه، تمرکز بر محیط گازی آرگون و استفاده از نانولوله‌های تک‌جداره با ابعاد محدود است. با این وجود، یافته‌ها بر اهمیت بهینه‌سازی هندسه و پارامترهای ساختاری نانوجاذب‌ها برای طراحی سامانه‌های کارآمد کنترل نویز در فرکانس‌های بالا تأکید دارند.

در این مقاله یک چارچوب چندفیزیکی برای تحلیل و کاهش پیچش در عملگرهای کامپوزیت پلیمر یونی-فلزی (IPMC) ارائه گردید که در آن هم‌زمان اثرات ویسکوالاستیک و الکتروفعال ماده در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم ابتدا بر اساس نظریه تیر اویلر–برنولی و بر اساس اصل کمینه‌سازی انرژی استخراج شده و سپس با اتصال به روابط الکتروشیمیایی نرنست–پلانک–پواسون، ممان پیچشی ناشی از انتقال یون‌ها تحت میدان الکتریکی تعیین گردید. به‌منظور لحاظ‌کردن نرم‌شدگی ماده، مدول‌های مکانیکی به صورت مدل‌های ترکیبی وابسته به زمان و میدان الکتریکی تعریف شدند. شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که در ولتاژ ۵ ولت و ضخامت ۱ میلی‌متر، مدول برشی در حدود ۱۰ ثانیه تقریبا تا ۸۵% افت می‌کند؛ اما با لایه‌های سخت عرضی و تحریک طولی متقارن، ممان پیچشی به کمتر از ۵ % مقدار اولیه رسیده و زاویه پیچش عملاً حذف می‌شود. تحلیل پایداری با معرفی یک شاخص انجام شد که اثر زمان، شدت میدان و قید مرزی را هم‌زمان بر پایداری نشان می‌دهد. نتایج عددی بیانگر آن است که کاهش مدول‌ها در گذر زمان و با افزایش ولتاژ، مقاومت برشی و خمشی ماده را کاهش داده و انرژی ویسکوز افزایش می‌یابد؛ با این حال، اعمال شرط مرزی در لبه‌ها موجب سرکوب پیچش حتی در شرایط نرم‌شدگی شدید می‌شود. تحلیل حساسیت هندسه نیز نشان داد تغییر طول و عرض اثر محدودی بر انرژی ویسکوز دارد، اما نقش شرط مرزی در کنترل پیچش بسیار تعیین‌کننده است.

اثر زاویه پس‌گرایی و سرعت جریان بر مشخصه‌های آیرودینامیکی بال‌زن با بال انعطاف‌پذیر در زوایای حمله مختلف با استفاده از آزمون تجربی در تونل باد مادون صوت، در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش‌ها در اعداد رینولدز 42000 تا 170000 که محدوده پرواز برای پرندگان طبیعی با ابعاد نزدیک به کبوتر است انجام شده است. مدل آزمون از دو بخش صلب (در ریشه) و انعطاف‌پذیر (در نوک) تشکیل شده و حرکت نوسانی بال‌زدن در آن توسط سامانه الکترومکانیکی تامین شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش سرعت در بسامد‌های بی‌بعد شده کم‌تر از 2/0، سبب کاهش نیروی برآی بال شده است. رفتار نمودار ضریب پیشران برحسب سرعت در زوایای حمله صفر تا 6 درجه کاملاً متفاوت از زوایای حمله بیش از 6 درجه است؛ به طوری که در زاویه حمله 3 درجه تغییرات بر حسب سرعت کمتر از 10 درصد بوده اما در زاویه حمله 18 درجه ضریب پیشران با افزایش سرعت از 5 به 20 متر برثانیه، 50 درصد کاهش داشته است. همچنین انعطاف‎پذیری بال سبب شده است تا با افزایش سرعت اختلاف فشار دینامیکی جریان سبب تغییر شکل بال و در نهایت کاهش ضریب برآی بال شود. نیز ساختار جریان از زاویه حمله 9 درجه به بعد به گونه‌ای است که توانایی تولید نیروی پیشران نداشته است.

در این پژوهش، پولیش‌کاری به کمک الیاف به عنوان روشی برای رفع عوارض ناخواسته ناشی از ساینده‌ها بر روی سطوح قطعات حساسی مانند پروتزها، عدسی‌ها و پره‌های توربین ارائه شده است. برای این منظور، ابتدا یک ابزار پولیش‌کاری مبتنی بر الیاف سیسال زبر ساخته شد. سپس عملکرد این ابزار بر روی نسبت زبری سطح و نرخ پولیش‌کاری سر فمورال مصنوعی ساخته‌شده از فولاد زنگ نزن 316L مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که ابزار پولیش‌کاری مبتنی بر الیاف سیسال زبر در پرداخت سطح سر فمورال مصنوعی مؤثر و کارآمد عمل می‌کند. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که مکانیسم اصلی پرداخت، شکست تدریجی الیاف سیسال و تشکیل ریزرشته‌هایی خودسازگار است که به عنوان ساینده‌ای نرم عمل می‌کنند. این فرآیند در مدت 5/2 ساعت، با عبور از فاز خشن‌کاری به نانوپرداخت‌کاری، سطحی با میانگین زبری 96/36 نانومتر و بازتاب آینه‌ای بر روی سر فمورال ایجاد نمود. در نتیجه، ابزار پولیش‌کاری مبتنی بر الیاف سیسال به‌عنوان روشی کارآمد برای اصلاح سطح قطعات با هندسه پیچیده در صنایع پزشکی، هوافضا و خودروسازی پیشنهاد می‌شود.

این مقاله به شبیه سازی و تحلیل عددی انتقال گرمای همرفت واداشته نانوسیال پارافین-آلومینا در یک کانال متخلخل تحت میدان مغناطیسی خارجی می پردازد. برای این منظور، از معادلات بی بعد دارسی–برینکمن-فورچهیمر در شرایط عدم تعادل گرمایی محلی استفاده می شود. شبیه سازی به روش شبکه بولتزمن گرمایی با زمان آسایش منفرد و توابع توزیع سرعت، دمای نانوسیال و دمای محیط متخلخل در حالت ناپایا انجام می شود. در این مقاله، اثر متغیرهایی از قبیل زاویه میدان مغناطیسی، عدد دارسی، ضریب تخلخل، کسرحجمی نانوذرات و عدد هارتمن بر روی عدد ناسلت میانگین، میزان عدم تعادل گرمایی محلی و درصد ذوب در بازه‌های زمانی مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که بهترین عملکرد فرایند ذوب در حالت استفاده از زاویه میدان مغناطیسی 90 درجه، عدد دارسی 001/0، ضریب تخلخل 5/0، عدد هارتمن 30، کسر حجمی نانوذرات 4 درصد و عدد رینولدز 200 به دست می آید؛ که در آن، با گذشت زمانی به میزان کمتر از یک ساعت می توان به کسرذوب 91/88 درصد رسید. در مقابل، ضعیف ترین عملکرد مربوط به عدد هارتمن 50 می باشد؛ که زمان لازم برای رسیدن به کسرذوب 85 درصد را به 83/198 دقیقه افزایش می دهد. همچنین، مشخص می شود که افزایش عدد ناسلت میانگین با افزایش میزان عدم تعادل گرمایی محلی همراه است.

شل‌شدگی پیچ‌ها در اتصالات مکانیکی، یکی از چالش‌های جدی در پایداری سازه‌های صنعتی است. در این پژوهش، یک روش نوین برای پایش وضعیت پیچ‌ها در اتصال چندپیچی با استفاده از سیگنال‌های صوتی منتشرشده (AE) و نرخ نمونه‌برداری پایین ارائه شده است. با طراحی محیط آزمایش شامل اتصال چهارپیچی، داده‌های صوتی در شانزده وضعیت مختلف (جایگشت‌های مختلف وضعیت پیچ‌ها) ثبت شدند. برای تحلیل داده‌ها، از ضرایب کپستروم فرکانس مِل (MFCC) جهت استخراج بردارهای ویژگی استفاده شده و شاخص آماری RMSD برای ارزیابی تغییرات سیگنال‌ها به‌کار گرفته شد. نتایج نشان دادند که شاخص آماری-زمانی RMSD نسبت به شل شدن پیچ‌ها حساسیت کمی از خود نشان می‌دهند. به‌نحوی که، وابستگی معناداری بین تعداد پیچ‌های شل و مقدار این شاخص مشاهده نگردید. در ادامه، پنج سناریو برای طبقه‌بندی وضعیت اتصال طراحی شد و عملکرد یک شبکه عصبی پیش‌خور ارزیابی گردید. بالاترین دقت طبقه‌بندی برابر با 44/94% در سناریویی حاصل شد که اتصالات با یک پیچ شل و یا بیشتر از دیگر موارد تفکیک شده بودند. روش پیشنهادی، ضمن بهره‌گیری از سخت‌افزار ساده و داده‌های سبک، دقت بالایی در شناسایی زودهنگام شل‌شدگی پیچ‌ها نشان داده و قابلیت استفاده در سامانه‌های پایش پیوسته در محیط‌های صنعتی را دارد.

بهبود ایمنی مسافران در برخورد قطارها نیازمند طراحی وسایل نقلیه ریلی با قابلیت جذب انرژی کارآمد است. سازه‌های جاذب انرژی که در انتهای واگن‌ها نصب می‌شوند، نقش حیاتی در مدیریت انرژی ضربه ایفا می‌کنند. این پژوهش به بررسی عملکرد یک سازه جاذب انرژی متشکل از لوله مخروطی و صفحه ضد بالارونده تحت بارگذاری خارج از مرکز می‌پردازد. با استفاده از روش نمونه‌گیری همرسلی، 100 مدل هندسی با مقادیر مختلف پارامترهای طراحی لوله مخروطی (شعاع، ضخامت و زاویه مخروط) ایجاد شد و فرآیند لهیدگی شبه‌استاتیکی به کمک شبیه‌سازی المان محدود در نرم‌افزار آباکوس تحلیل گردید. شاخص‌های کلیدی عملکرد (SEA و Fmax) استخراج گردید. با توجه به هزینه محاسباتی بالا، از یک مدل جایگزین مبتنی بر شبکه توابع پایه شعاعی (RBF) با دقت بالا (0/98= R²) استفاده شد. بهینه‌سازی چندهدفه با الگوریتم NSGA-II جبهه پارتو را آشکار کرد که مصالحه بین اهداف متعارض را نشان می‌دهد. اعتبارسنجی با شبیه‌سازی اجزای محدود، اختلاف نسبی کمتر از ۲٪ برای SEA و Fmax در طرح بهینه به روش کمترین فاصله را نشان داد که دقت و قابلیت اطمینان چارچوب پیشنهادی را تأیید می‌کند. این یافته‌ها مؤید قابلیت و اتکاپذیری چارچوب پیشنهادی به عنوان راهنمایی مؤثر برای طراحی بهینه جاذب‌های انرژی در صنعت ریلی است.

یکی از انواع مبدل‌های حرارتی، مبدل لوله‌پیچشی با سطح مقطع بیضوی است. هدف این پژوهش ارزیابی تاثیرات هندسه این مبدل‌ها بر عملکرد انتقال حرارت و افت فشار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی است. شبیه‌سازی‌ها به‌صورت سه‌بعدی برای نسبت قطر بیضی و سرعت سیال مختلف انجام شده است. در این شبیه‌سازی در فلوئنت و با مدل اغتشاشی مدل K-e انجام شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که شار حرارتی دیواره‌ها، از نسبت قطر ۱ (دایره) تا ۲، در رینولدز ۱۳۵۰ به میزان ۲۵ درصد افزایش می‌یابد. به‌عبارت‌دیگر با کشیده‌تر شدن بیضی تا نسبت قطر ۲ انتقال حرارت بهبود می‌یابد. افزایش این نسبت تا عدد 4 تغییر چندانی در شار حرارتی ایجاد نمی‌کند. در سرعت‌های پایین، افزایش قطر تاثیر بیشتری بر افزایش انتقال حرارت دارد. همچنین با افزایش نسبت قطر از ۱ تا ۲ افت فشار نیز در رینولدز ۲۰۰۰ به میزان ۱۷ درصد افزایش می‌یابد. از این پژوهش می‌توان برای طراحی بهینه‌تر این نوع مبدل‌ها استفاده کرد.

در بررسی حاضر، مطالعه تجربی پدیده گذار جریان آرام به آشفته بر روی سطح یک مقطع توربین باد انجام شده است. برای این منظور محدوده تغییرات عدد رینولدز آزمایش بین 13/0 تا 53/0 میلیون و زوایای حمله مدل ایرفویل در محدوده 4- تا 14 درجه در نظر گرفته شده است. آزمایش‌های تجربی بر روی مدل یک ایرفویل بعنوان نماینده مقطع یک پره توربین باد 660 کیلووات در شرایط استاتیک (پایا) انجام شده است. اندازه‌گیری نقطه شروع گذار جریان با استفاه از روشهای مختلف مبتنی بر خروجی سنسورهای فشار و فیلم داغ بررسی گردید. دو تکنیک جدید مبتنی بر تحلیل فرکانسی سیگنال‌های ‌فیلم داغ جهت تعیین نقطه شروع گذار جریان معرفی و بررسی شده‌ است. نتایج نشان می‌دهد که همه روشهای مورد استفاده تطابق خوبی در تعیین نقطه شروع گذار جریان دارند. با افزایش سرعت جریان آزاد و همچنین افزایش زاویه حمله، موقعیت نقطه شروع گذار جریان به سمت لبه حمله مدل جابجا می‌شود. همچنین، نتایج بررسی موقعیت نقطه حباب جدایش نشان می‌دهد که در زوایای حمله بالا موقعیت نقطه شروع حباب جدایش در زمان تغییر کرده و این امر منجر به تغییرات زمانی موقعیت مکانی شروع گذار جریان می‌شود. تغییرات زمانی نقطه شروع حباب جدایش را بخوبی می‌توان از روی پدیده اختلاف فاز 180 درجه بین سنسورهای متوالی فیلم داغ ماقبل و مابعد مشاهده کرد.

افزایش نرخ انتقال حرارت در سیستم‌های الکترونیکی در کارایی و بهبود عملکرد آنها موثر می‌باشد. در این پژوهش از چاه حرارتی با یک میکروکانال فعال عمودی با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته‌سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا، ویسکوزیته کم، چگالی بالا، عدم سمیت و نقطه ذوب پایین سبب انتخاب فلز مایع گالینستن شده است. به دلیل ضریب رسانایی الکتریکی بالا، با اعمال میدان مغناطیسی متناوب، رفتار هیدرودینامیکی جریان سیال تغییر کرده و سبب افزایش گرادیان سرعت در نزدیکی دیواره‌ها شده است که افزایش سرعت جریان در مجاورت دیواره‌ها، سبب بهبود عدد ناسلت و از طرفی افزایش افت فشار گردیده است. با بررسی اختلاف فاز میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی نتایج نشان داد که با افزایش اختلاف فاز، افت فشار کاهشی شده است و نرخ کاهش افت فشار بیشتر از نرخ کاهش عدد ناسلت بوده است که نشان دهنده تاثیر قابل توجه تغییر اختلاف فاز میدان مغناطیسی بر کاهش مقاومت هیدردینامیکی سیستم است. افزایش اختلاف فاز مغناطیسی سبب افزایش تولید آنتروپی حرارتی و مغناطیسی شده است و از طرفی باعث کاهش تولید آنتروپی اصطکاکی شده است. با عدد هارتمن 129 و اختلاف فاز 10، 20، 30، 40، 50 درجه، افت فشار به ترتیب 4.28 %، 17.2%، 37.42%، 63.2%، 92.3% و عدد ناسلت به ترتیب 0.11%، 0.52%، 1.17%، 2.06%، 3.19% نسبت به اختلاف فاز صفر کاهشی شده است.

در این مقاله ، یک روش نوین برای تحلیل مسئله سینماتیک مستقیم مکانیزم ‏های موازی صفحه‌ ای مبتنی بر تلفیق آنالیز بازه‌ ای و فرآیند پالایش ارائه‌ شده است. در گام نخست، معادلات سینماتیکی هر زنجیره از مکانیزم موازی با اعمال قیود سینماتیکی مربوطه استخراج می ‏شود. سپس با ترکیب روش‌ های آنالیز بازه‌ ای و فرم مقدار میانگین ، مسئله سینماتیک مستقیم با دقت مورد نظر تحلیل می‌ گردد. به‌ منظور اعتبار سنجی ، نتایج حاصل از روش پیشنهادی با نتایج حاصل از روش برآیند مقایسه شده است. پیاده‌ سازی روش پیشنهادی بر روی مکانیزم موازی صفحه ‏ای 3-RRR ، قابلیت آن را در تخمین دقیق موقعیت و جهت‌ گیری سکوی متحرک نشان می‌ دهد. مزیت اصلی این رویکرد ، دقت بالا همراه با کارایی محاسباتی مناسب می‌ باشد که آن را به گزینه‌ ای امیدوار کننده برای حل مسئله سینماتیک مستقیم مکانیزم‌ های موازی صفحه‌ ای تبدیل می‌کند.

در این مطالعه، اثر سرعت دست در جوشکاری قوسی دستی با الکترود E6013 بر خواص ریزساختاری، خوردگی و مکانیکی جوش‌ فولاد CK45 مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، پنج نمونه با سرعت‌های متفاوت دست (17، 20، 26، 32 و 39 سانتیمتر/دقیقه) در حالت تخت جوشکاری شدند. هدف اصلی، دستیابی به شرایط بهینه‌ای بود که در آن با تغییر تدریجی سرعت دست، خواص تا نقطه‌ای بهبود یافته و سپس با ادامه افزایش سرعت، این خواص دچار افت شوند. آزمون‌های انجام ‌شده شامل سختی‌سنجی ویکرز، خوردگی پتانسیودینامیک، آنالیز XRD (برای اندازه کریستالیت و میکروکرنش) و تحلیل OCP برای پایداری الکتروشیمیایی بودند. نتایج نشان داد که سرعت 26 سانتیمتر/دقیقه دارای بهترین عملکرد میانگین بوده و در آن کمترین میکروکرنش (0021/0) و اندازه کریستالیت (68 نانومتر) و بیشترین سختی (265 ویکرز) ثبت شد. اگر چه نرخ خوردگی در این نمونه به ‌صورت میانگین (0079/0 میلیمتر/سال) باقی ماند، اما پایداری ساختاری و یکنواختی در توزیع فازها در آن محسوس بود. در مقابل، بیشترین نرخ خوردگی در سرعت 17 سانتیمتر/دقیقه با 022/0 میلیمتر/سال و کمترین آن در سرعت 39 سانتیمتر/دقیقه با 0021/0 میلیمتر/سال مشاهده شد، اما سختی در نمونه تولیدی در سرعت 39 سانتیمتر/دقیقه به کمترین مقدار (186 ویکرز) افت کرده بود. از منظر اقتصادی، زمان جوشکاری، مصرف انرژی و نرخ عیوب در سرعت میانی 36 سانتیمتر/دقیقه بهینه شد. این تحقیق نشان داد که تنظیم دقیق سرعت دست در جوشکاری دستی، نقشی کلیدی در تعادل بین خواص مکانیکی، مقاومت به خوردگی و کارایی صنعتی دارد و می‌تواند بهینه‌سازی موثری در فرآیندهای مهندسی جوش فراهم آورد.

مدل‌سازی رفتار یک سیستم توربین گاز و طراحی کنترل برای آن همواره مورد توجه محققین این حوزه بوده است. مدل‌سازی مناسب سبب می‌شود که بتوان کنترلر مناسب بر روی سیستم دینامیکی پیاده نمود و با استفاده از یک کنترل مناسب می‌توان سیستم را به بهترین و امن‌ترین شکل ممکن کنترل کرد. در طراحی کنترل یک توربین گاز به دلیل وجود خطرات جبران‌ناپذیر برای سیستم می‌بایست قیود محافظتی را رعایت نمود. این خطرات شامل سرج، افزایش دمای بیش از حد توربین و خاموشی شعله است. در این پژوهش در ابتدا یک مدل غیرخطی از موتور J85 ساخته شده و نتایج آن با نرم‌افزار گزترب اعتبارسنجی شده است. نتایج اعتبارسنجی نشان می‌دهد که مقدار خطای بیشینه برای این موتور در نسبت فشار کمپرسور در و دمای ورودی توربین در شرایط گذرا به ترتیب 5 و 5.8 درصد است. در ادامه با بهره‌گیری از شبکه عصبی Narma L-2 و معیار محافظتی Min-Max یک کنترلر برای این سیستم طراحی شده است. کنترلر طراحی شده قادر است تا حد سرج را در مانور سرعت آرام به سرعت بیشینه بالای 5 درصد حفظ کند و از دمای بیش از حد توربین و خاموشی شعله جلوگیری کند و همچنین مقدار خطای ماندگار آن در نقطه طرح صفر است.

از بین انرژی‌های تجدید پذیر انرژی خورشید به دلیل دسترسی راحت یکی از بهترین منابع انرژی می‌باشد. در این پژوهش به بررسی شکل و ابعاد نیروگاه دودکش خورشیدی که یکی از راه‌های تبدیل انرژی خورشید به الکتریسیته است پرداخته شده است. از آنجایی که استفاده از دودکش‌های خورشیدی با ورودی دو طبقه اخیرا به بحث داغی تبدیل شده، این بهینه سازی بر روی یک نیروگاه دودکش خورشیدی با کلکتور دو طبقه در دو مرحله به صورت عددی در نرم‌افزار انسیس فلوئنت انجام شده است. بهینه سازی به این صورت انجام شد که در فاز اول نوع جریان در دو طبقه کلکتور که می تواند موافق یا مخالف باشد و نسبت ارتفاع دو طبقه کلکتور بهینه شده و در فاز دوم به بهینه سازی زاویه سقف دو طبقه کلکتور پرداخته شد. نتایج نشان می دهد هنگامی که جریان در دو طبقه کلکتور از نوع موافق باشد توان تولیدی نیروگاه بسیار بیشتر است و همچنین در این حالت هنگامی که نسبت ارتفاع طبقه اول به کل کلکتور برابر با ۸۰ درصد باشد بیشترین راندمان و توان تولیدی به ترتیب برابر با 1/22 و 5/39 کیلووات به دست می‌آید. با بررسی اثر زاویه سقف‌های کلکتور می توان دریافت زمانی که سقف طبقه اول افقی باشد و سقف طبقه دوم دارای زاویه یک درجه، توان تولیدی نیروگاه و راندمان آن بهینه‌ترین حالت را دارند. در واقع در این حالت توان تولیدی نیروگاه با 8 درصد افزایش به 6/42 کیلوات می‌رسد.

چکیدهبا توجه به رشد فزاینده تقاضا برای خودروهای برقی، بهینه‌سازی ساختار سازه‌ای آن‌ها به عنوان یک چالش مهندسی مطرح است. در این پژوهش، با هدف دستیابی به طراحی بهینه‌ای از سازه‌ی بدنه خودروی برقی کلاسL6e ، از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات چند هدفه (MOPSO) بهره گرفته شده‌است. در این مسئله بهینه‌سازی، هدف اصلی افزایش سفتی‌های پیچشی و خمشی سازه‌ی بدنه خودرو است. ابعاد تیرهای سازه نیز به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شدند. از آنجایی که مدل کامل سازه بدنه خودرو در کتیا به دلیل تعدد متغیرهای طراحی، به ویژه در اتصالات برای بهینه‌سازی مناسب نبود، ابتدا یک مدل ساده‌سازی شده در نرم‌افزار آباکوس ایجاد شد. این مدل با استفاده از المان‌های تیر و اتصالات صلب ساخته شد، تا فرآیند بهینه‌سازی تسهیل گردد. برای اعتبارسنجی قابلیت اطمینان مدل ساده‌سازی شده، تست‌های پیچش و خمش بر روی مدل ساده‌سازی شده آباکوس و مدل کامل کتیا انجام شد و نشان داد که اختلاف سفتی‌ها کمتر از ۴ درصد است. این نتیجه، قابلیت اطمینان مدل ساده‌سازی شده را برای استفاده در فرآیند بهینه‌سازی کاملاً تأیید کرد .در نهایت، قابلیت اسکریپت‌نویسی آباکوس امکان پارامتریک کردن ابعاد پروفیل‌ها را فراهم آورد، که این امر اتصال خودکار مدل به کد بهینه‌سازی MOPSO در متلب و تولید ساختارهای جدید را ممکن ساخت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که با بهره گیری از بهینه سازی چند هدفه MOPSO می‌توان به طور همزمان به افزایش قابل توجه سفتی پیچشی (32.10 درصد) و خمشی (33.79 درصد) سازه، نسبت به مدل اولیه قبل از بهینه‌سازی، دست یافت.

در این مطالعه، کارآیی مدل‌های مختلف آشفتگی برای شبیه‌سازی عددی ستون دود خروجی از یک موتور موشک سوخت جامد مورد ارزیابی قرار گرفته است. جریان ستون دود، شامل پدیده‌های پیچیده‌ای مانند تراکم‌پذیری، برهم‌کنش امواج ضربه‌ای، احتراق ثانویه و ناحیه آشفته است که نیاز به مدل‌سازی دقیق دارند. برای این منظور، از روش‌های عددی مبتنی بر معادلات ناویر-استوکس میانگین‌گیری‌شده رینولدز و نرم‌افزار انسیس فلوئنت استفاده شده است. مدل‌های آشفتگی k-ε و k-ω در نسخه‌های مختلف، از جمله مدل SST k-ω و چندین نسخه تعدیل‌شده از مدل k-ε برای پیش‌بینی ساختار جریان ستون دود به کار گرفته شده‌اند. صحت نتایج عددی با داده‌های تجربی حاصل از تصاویر آزمایش‌های استاتیک موتور موشکی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند که مدل استاندارد k-ε ‌به‌طور کلی موقعیت امواج ضربه‌ای را دقیق‌تر پیش‌بینی می‌کند، همچنین تغییر مقدار پارامتر عدد ماخ آشفتگی در مدل k-ω می‌تواند دقت نتایج را نسبت به مدل استاندارد بهبود دهد. این مطالعه نشان می‌دهد که اصلاح مدل‌های آشفتگی می‌تواند دقت شبیه‌سازی ستون دود موشکی را بهبود بخشد و در نتیجه به مدل‌سازی دقیق‌تر تابش حرارتی و شناسایی موشک در کاربردهای مهندسی و نظامی کمک کند.

هدف کار حاضر پرکردن بخشی ازخلاء موجود در زمینه‌ی شاخص حساسیت به نرخ پیچش فولاد ساده کربنی تحت تغییرشکل پلاستیک شدید با فرایند پیچش پرفشار بود. در این راستا اثر نرخ پیچش بر نمودار گشتاور-زاویه پیچش، گشتاور بیشینه و کرنش معادل شکست با روش تحلیل اجزاء محدود(FEA) مطالعه شد. خواص مکانیکی و معادله سیلان ماده، فشار اولیه MPa 300 و پنج نرخ پیچش متفاوت از rad/s 5/0تا rad/s 4 به عنوان داده‌های ورودی مدل‌سازی به کار برده شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش نرخ پیچش نمودار گشتاور-زاویه پیچش به سمت مقادیر پائین‌تر جابجا می‌شود. شاخص حساسیت به نرخ پیچش کمیتی منفی و به صورت M=-0.018φ به میزان پیچش وابسته بود. معادله اصلاح شده جانسون-کوک بر همه نمودارهای گشتاور-زاویه پیچش عالی برازش شد. با افزایش نرخ پیچش تا rad/s 2، گشتاور بیشینه از N.m 1177تا N.m 1357 و کرنش معادل شکست از 25/1 تا 80/2 افزایش یافت. افزایش بیشتر نرخ پیچش تا rad/s 4 موجب کاهش این دو کمیت به ترتیب تا N.m 1209 و 63/2 شد. بیشینه مقدار کرنش معادل شکست به دست آمده با FEA، نسبت به مقادیر محاسبه شده با معادلات فون میسز، هنکی اصلاح شده و داکتیارف به ترتیب 22، 61 و 104 درصد بیشتر بود.

استنت‌های هوشمند ساخته‌شده از آلیاژ حافظه‌دار نیتینول به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، از جمله قابلیت تغییر شکل با دما و خاصیت ابرکشسانی در حال گسترش در زمینه‌های پزشکی هستند. پیش‌بینی رفتار این استنت‌ها پیش از ساخت، می‌تواند ریسک‌های جراحی و درمانی را به طور چشمگیری کاهش دهد و فرآیندهای درمانی را بهبود بخشد. این پژوهش به بررسی و پیش‌بینی رفتار سه نوع استنت (Smart Flex, Tigris, Viabahn) با استفاده از روش تحلیل المان محدود پرداخته است. تحلیل‌ها تحت بارگذاری پیچشی و در دماهای مناسب برای بررسی رفتار ابرکشسانی انجام شده است. نتایج حاصل از مدل آریشیو برای توصیف خواص ماده نیتینول در نرم‌افزار آباکوس نشان داد که استنت Flex Smart بهترین عملکرد را از نظر شاخص‌هایی مانند کرنش مؤثر (0.05889)، جابجایی (0.04943 متر)، تنش (528.4 پاسکال)، نیروی کم (266.9 نیوتن)، کسر حجمی مارتنزیت (0.8001) و حلقه هیسترزیس بزرگ (نیروی شعاعی و محیطی) را دارد. نتایج شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان داد که استنت Smart Flex با بیشترین مقدار پیچش و گشتاور پیچشی (4.652 نیوتن متر) در مقایسه با دو مدل دیگر (Tigris & Viabahn) عمل کرد بهتری دارد. در ارزیابی نتایج شبیه‌سازی و تحلیل‌های مقایسه‌ای بین استنت‌های Tigris، Flex Smart و Viabahn در بارگذاری پیچشی، استنت Tigris با اختلافی معادل 23.22 درصد بالاترین تطابق را با نتایج تجربی نشان داده است. در مقابل، استنت‌های Smart Flex و Viabahn به ترتیب با اختلاف‌هایی معادل 34.78 درصد و 57.71 درصد، تطابق کمتری با داده‌های تجربی داشته‌اند.

در این پژوهش، عملکرد حرارتی میکروکانال-چاه گرمایی ادغام‌شده با محیط متخلخل به‌صورت عددی و سه‌بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه میکروکانال در سه نوع مختلف (مربعی، دایره‌ای و فین‌دار) در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی‌های عددی با استفاده از نرم‌افزار انسیس فلوئنت و روش حجم محدود انجام شده است. محدوده عدد رینولدز جریان بین ۵۰ تا ۱۰۰۰ بوده که رژیم جریان آرام است. در این تحقیق، تأثیر فین با هندسه جدید، تغییرات شکل هندسی میکروکانال، تغییرات شار حرارتی، ضریب تخلخل، عدد دارسی و نسبت ضریب رسانایی حرارتی جامد به سیال در محیط متخلخل بر عملکرد حرارتی میکروکانال-چاه گرمایی ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهند که میکروکانال مربعی-چاه گرمایی بهترین عملکرد حرارتی را نسبت به سایر هندسه‌ها دارد. عملکرد حرارتی سیستم به‌طور مستقیم تحت تأثیر توزیع مکانی شار حرارتی در سطح فعال است، که در بهبود انتقال حرارت نقش کلیدی ایفا می‌کند. همچنین استفاده از فین متخلخل موجب افزایش بازده حرارتی سیستم شده و میزان این افزایش به ویژگی‌های محیط متخلخل مانند تخلخل، عدد دارسی و نسبت رسانایی حرارتی وابسته است؛ که در این میان، نسبت رسانایی حرارتی، تأثیرگذارترین عامل شناخته شد. به‌ویژه، هنگامی که ضریب تخلخل محیط متخلخل به‌صورت تابعی از موقعیت در راستای جریان (z) تغییر یابد، می‌توان تا ۳۸٪ بهبود در عملکرد حرارتی سامانه حاصل کرد. این تحقیق به‌روشنی نشان می‌دهد که اصلاح ویژگی‌های محیط متخلخل، به‌ویژه تخلخل و رسانایی حرارتی، نقش کلیدی در ارتقاء عملکرد سامانه‌های میکروکانال-چاه گرمایی دارد.